中空纤维渗透汽化复合膜强化乙酸乙酯酯化脱水的研究.pdfVIP

2008年12月 新膜过程研究与应用研讨会论文集 ·237· 中空纤维渗透汽化复合膜强化 乙酸乙酯酯化脱水的研究 许振良*，袁海宽，程亮 (华东理工大学化学工程研究所，上海200237) 摘要：针对乙酸乙酸渗透汽化脱水，以自制PAN中空纤维超滤膜为底膜，PFSA共混改性材 合膜、Mac交联PVA—PFsA伊AN渗透汽化复合膜，以及采用溶胶一凝胶法制备了PFSA— 联剂，制备了聚乙烯醇(PVA)与全氟磺酸(PFSA)共混复合膜，并用于乙酸乙酯／水、乙酸乙酯／ 乙醇／水溶液的脱水研究．考察了分离乙酸乙酯／水二元溶液时，料液温度和水含量对复合膜分 离性能的影响，40℃下分离含水质量分数2％的乙酸乙酯水溶液时，其总渗透通量和分离因子 分别为81．1 g／(m2．h)和1890．另外，复合膜用于分离乙酸乙酯／乙醇／水(90／2／8(质量分数) 三元溶液时，考察了料液温度的影响及脱水效果，40℃时复合膜对三元溶液的总渗透通量可 达251．0 g／(ms．h)，此温度下，12h可将初始含水质量分数为8％的三元溶液脱水至4．66％． PvA—PFsA伊AN复合膜对乙酸乙酯体系的脱水效果良好，可应用于渗透汽化强化乙酸乙酯 Plus 酯化生产工艺．利用Aspen11．1软件对工艺流程进行了模拟，模拟结果表明，在同等操作 条件下，渗透汽化强化酯化工艺流程相对于普通的反应精馏，提高了乙酸乙酯的单程收率和原 料的转化率，同时也简化了乙酸乙酯生产流程． 关键词：聚乙烯醇；全氟磺酸；渗透汽化；强化酯化；模拟 乙酸乙酯是一种重要的有机化工原料，具有优 的高结晶度使得膜的渗透性很低，影响了其应用价 异的溶解性、快干性，广泛应用于涂料、粘合剂、医药 值．可通过共混改性以适当降低PVA的结晶度，提 等领域．目前，国内乙酸乙酯生产一般采用醇酸酯化 高膜的渗透通量．全氟磺酸(P飚～)具有优良的机 法，产品分离和提纯过程难度大且能耗高．近年来有 械、热和化学稳定性11lJ，可从废弃的全氟离子膜中 关渗透汽化(渗透蒸发)与反应精馏耦合过程的研究 加以回收利用[12]．PFSA能用于水或亲水性有机物 较多【1．6J．在乙酸乙酯生产中考虑应用透水膜及时 的渗透汽化分离过程[13]，但对水的选择性并不高． 脱除酯化反应过程产生的水，可以省掉脱水塔，加速 根据PVA与PFSA两种材料的特点，本文将二者共 反应进程，明显提高收率，节约能耗．渗透汽化强化 混，以Tac作交联剂，制备了交联PVA—PFSA／ 酯化工艺是乙酸乙酯生产的新方向，其核心技术是 PAN复合膜，用于乙酸乙酯／水二元溶液及乙酸乙 分离膜的开发，但是用于乙酸乙酯脱水渗透汽化膜 酯／乙醇／水三元溶液的脱水，考察了不同操作条件 的研究并不是很多．Salt等[7,8]用酒石酸(Tac)交联下，复合膜对乙酸乙酯的脱水效果，并将PVA—PF— 的聚乙烯醇(PVA)膜对乙酸乙酯和水的共沸物进 SA伊AN复合膜应用于渗透汽化强化乙酸乙酯酯化 行了脱水研究，Shaban[9,10]用PVA膜进行了乙酸乙 Plus软件对工艺过程进 工艺过程，同时利用Aspen 酯水解的渗透汽化实验，脱水效果均不错．但PVA 行了模拟． 收稿日期：2008—11—07*通讯联系人(chemxuzl@t℃-tlst．edu．cll 基金项目：上海华谊(集团)公司一华东理工大学先进化学与化工技术研究中心基金资助(A200一8608) ·238· 膜科学与技术 2008在